DE19729005A1 - Vorrichtung zur Messung von Querprofilen bestimmter Eigenschaften einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Pappe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung von Querprofilen bestimmter Eigenschaften einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Pappe, mit Senso­ ren zur Erfassung von Meßwerten, die mit einem die laufende Materialbahn in Querrichtung überspannenden Meßrahmen verbun­ den sind.

Zur Bestimmung von Profilen von Papier- oder Pappeeigenschaf­ ten, wie beispielsweise Porosität und/oder Formation quer zu einer laufenden Papierbahn, wurde bislang mit einem einzigen Sensor traversierend gemessen. Bei solchen Messungen ist die Zahl der Meßpunkte allein von der Meßgeschwindigkeit des Sen­ sors abhängig. In kinematischer Umkehrung zu einem traversie­ renden Meßsensor könnte auch mit einem feststehenden Sensor­ array mit einer Vielzahl von Sensoren gemessen werden. Sen­ sorarrays zur Bestimmung von Querprofilen werden bisher in Papierfabriken nicht eingesetzt, da bei der großen Breite der Papierbahnen die Anzahl der Sensoren und der damit verbundene technische Aufwand zu groß würde.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine praxisgerechte Vor­ richtung aus einem Sensorarray mit einer möglichst geringen Anzahl von Einzelsensoren zu schaffen, die für die Messung von Querprofilen geeignet ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Erfindung wird die Zahl der Meßpunkte von linearen Sensorarrays zur Messung des Querprofiles der Papierbahn auf­ grund einer lateralen Bewegung des gesamten Meßrahmens er­ höht. Damit kann vorteilhafterweise ein lineares Sensorarray auch zur Regelung des Querprofiles bestimmter Eigenschaften im Produktionsprozeß der Papierbahn mittels einer Papier­ maschine mit Papierauflauf und Stellgliedern eingesetzt werden. Nach der Theorie ist es erforderlich, daß für die Regelung jedes Stellgliedes am Papierauflauf jeweils drei Meßwerte benötigt werden. Bei einer Papierbahnbreite von bis zu 10 m können z. B. ca. 120 Stellglieder am Stoffauflauf vorhanden sein, die eine Zahl von 360 Meßwerten benötigen. Bei dem Aufbau eines Sensorarrays wäre damit verbunden, daß 360 Einzelsensoren benötigt würden.

Die Erfindung ermöglicht, daß die hohe Zahl von 360 Einzel­ sensoren verringert wird, um den Aufwand für das gesamte Meßsystem in Grenzen zu halten. Dazu braucht der gesamte Meßrahmen quer zur Papierbahn jeweils nur einige cm in beide Richtungen bewegbar sein, was in einer Größenordnung von weniger als 1% liegt. Im Rahmen der Erfindung sollte die Auslenkung so groß wie die Breite eines Stellgliedes sein, z. B. bei 120 Stellgliedern auf 10 m Breite insgesamt ca. 8 cm, d. h. 4 cm in jede Richtung. Damit ist jedem Stellglied unmittelbar ein Sensor zugeordnet und die Anzahl der Sensoren erheblich verringert.

Die Bewegung des Meßrahmens wird vorteilhafterweise mit der Meßgeschwindigkeit der Sensoren so abgestimmt bzw. synchroni­ siert, daß bei einer Beengung des Rahmens von z. B. 8 cm minde­ stens drei Messungen erfolgen können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen in schemati­ scher Darstellung

Fig. 1 ein Online-Spektrometer für eine sequentielle Messung an einer Papierbahn und

Fig. 2 einen beweglichen Meßrahmen zur Verwendung bei einer Anordnung gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt die Anordnung von Sensoren, z. B. von Infrarot­ sensoren, zur Messung der Papierqualität. Zur Erfassung des Querprofiles sind die Sensoren als lineares Array angeordnet. Beispielsweise kann eine Lichtquelle 1 über eine Vielzahl von Lichtleitern 10, 10', . . . an einer laufenden Papierbahn 100 das lineare Array bilden. Gemessen wird die Absorption von optischer Strahlung über eine Vielzahl entsprechend den Sendelichtleitern 10, 10', . . . angeordnetem Empfangslicht­ leiter 20, 20', . . . . Über einen Multiplexer 25 werden die Empfangssignale einem Detektor 30 zugeführt.

Bei Verwendung einer Anordnung gemäß Fig. 1 zur Messung im Produktionsbetrieb einer Papiermaschine ist ein Meßrahmen für die Sensoren vorhanden, der beim Stand der Technik fest ange­ ordnet ist und in Querrichtung die laufenden Papierübergänge überspannt. Ein solcher Meßrahmen ist in Fig. 2 mit 200 bezeichnet. Mit dem Meßrahmen sind Sensorelemente 201, 201', . . . als lineares Array 210 verbunden, mit denen jeweils ein­ zelne Meßpunkte quer zur Bahn erfaßt werden.

Durch eine Lateralbewegung des Meßrahmens 200 in Fig. 2 läßt sich die Zahl der Meßpunkte erhöhen, ohne daß damit eine Ver­ größerung der Zahl der Sensoren erforderlich ist. Bei einer Papierbreite von z. B. 10 m hat man etwa 120 Stellglieder von ca. 8 cm Breite am Stoffauflauf. Nach der Theorie wären 360 Messungen, d. h. 360 Sensoren erforderlich. Wenn der gesamte Rahmen 200 um insgesamt 8 cm lateral bewegt wird, sind nur noch 120 Sensoren erforderlich. Die Geschwindigkeit des Rahmens 200 wird so mit den Sensoren 201, 201', . . . abge­ stimmt, daß bei einem Durchlauf des Rahmen mindestens drei Messungen erfolgen. Benötigt eine Einzelmessungen ca. 50 ms und damit die Messung von 120 Sensoren 6 s, muß der Rahmen in 18 s einen Weg von 8 cm zurücklegen. Dies bedeutet, daß die Geschwindigkeit des beweglichen Meßrahmens 200 bei etwa 27 cm/min liegt.

In Fig. 2 ist weiterhin die Konstruktion der Vorrichtung verdeutlicht: Der. Rahmen 200 ist auf Rollen 220, 220' . . . und 225 beweglich gelagert. Der Antrieb erfolgt mit wenigstens einem Schrittmotor 250, dessen Geschwindigkeit mit der Meß­ geschwindigkeit der Sensoren 201, 201', . . . synchronisiert wird. Die Übertragung der Bewegung des Motors 250 auf den Rahmen kann z. B. mit einem System von Zahnrädern 240, 240', . . . erfolgen. An den Enden der Laufstrecke sind Endpunkt­ schalter 235 vorzusehen, die eine automatische Umkehr der Bewegungsrichtung einleiten. Das Signal der Endpunktschalter 235 kann auch benutzt werden, die Synchronisation von Rahmen­ bewegung und Meßgeschwindigkeit zu kontrollieren und ggf. nachzuregeln.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Messung von Querprofilen bestimmter Eigen­ schaften einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Pappe, mit Sensoren zur Erfassung von Meßwerten, die mit einem die laufende Papierbahn in lateraler Richtung überspannenden Meßrahmen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (10, . . ., 201, . . .) ein Sensorarray (210) aus einer Anzahl von Senso­ ren, die fest am Meßrahmen (200) angebracht sind, bilden und daß der Meßrahmen (200) in einem lateral gegenüber seiner Ausdehnung vergleichsweise geringen Bereich auslenkbar ist, so daß die Zahl der Meßpunkte des Querprofils der zu be­ stimmenden Eigenschaften pro Sensor (10, 201) erhöht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Messung von Querprofilen an einer in einer Papiermaschine laufenden Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Sensoren (10, . . ., 201, . . .) der Zahl der Stellglieder der Papiermaschine entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Meßrahmen (200) weniger als 1% seiner Breite lateral verschiebbar ist und in dieser Lateralrichtung Oszillationsbewegungen aus­ führt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einer Papierbreite von etwa 10 m der Meßrahmen (200) eine Oszillationsbewegung von etwa ± 4 cm ausführt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bewegungen des Meßrahmens (200) und die Messungen derart synchronisierbar sind, daß bei einer Oszillation des Rahmens mindestens drei Messungen erfolgen können.